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摘要：本文研究了海上风电安装条件，分别研究了整体安装和分体安装两种方式，并分析其各自的优缺点，并分析了主要安装设备。
关键词：海上风电，整体安装，分体安装
引言
近年来我国陆上风电大规模开发，装机规模日益增长。但受制于环境、土地、规划等因素，陆地可开发的风能资源日趋减少，因此风能开发逐步呈现出由陆地走向海洋的趋势。海上风电开发不占用土地资源，环境影响小，海上风速高、风向相对稳定，总体资源情况优于陆地。
海上风电开发也有其特殊难点，所面临的海洋环境条件相较陆地复杂很多，海上风电场施工组织很多关键技术需要研究与突破。目前看来，虽然海上风电装机规模增长较快，但国内积累的施工组织经验仍然较少，也没有形成成熟的行业规范。而且随着海上风电行业的发展，施工机具和工艺也日新月异。风机安装是海上风电施工的关键工序之一，本文通过对海上风电不同安装工艺的分析，总结了其各自优缺点，及其适用情况。
1 风机安装方案简介
根据现阶段风机设备的组装方式以及风机安装船舶的吊装条件，可将风机安装方式分为整体式安装和分体式安装。
1.1 整体式安装方案
整体式安装方案是在海上风机吊装前，在组装基地将机舱、轮毂、叶片、塔筒4类主要部件，按照组装要求组合成基础环以上的风机组合体。风机设备在组装成整体后通过特种运输船运输至施工现场，通过大起吊能力的起重船采用双臂抬吊的方式完成整体风机组件的安装工作。
图1.1-1 风电机组整体式安装示意图
整体式安装方案在国内东海大桥风电场工程中得到了应用，取得了施工安装经验，经历了实际工程的检验。
1.2 分体式安装方案
分体式安装方案是在风机安装前，对部分风机部件进行预拼装，主要是将机舱、轮毂、叶片组合为机舱&轮毂组合件或叶轮进行吊装。对于塔筒，主要将各段塔筒内附件进行预安装。最终形成两种吊装方式：一种为塔筒吊装完成后进行机舱&轮毂组合件的吊装，最后将三个叶片分别安装；另一种为塔筒吊装完成后进行机舱吊装，叶轮（三叶片&轮毂组合件或两叶片&轮毂组合件和单叶片）吊装。分体式安装方案的各部分组合体可通过自升式船舶或者半潜式起重船运输至工程现场，通过船舶配套桩腿系统深入泥面以下一定深度使船舶顶升至水面以上形成稳定安装平台或者船舶注水下沉驻底泥面后也形成稳定安装平台后，在海上创造的平稳安装环境条件下，自下而上完成个组合件的海上组装工作。
图1.2-1 分体式安装方案
分体式安装方案在国外海上风电场工程中应用十分广泛，目前在国内江苏滨海北H1、H2风电场项目上得到了实际应用，积累了工程操作经验。
2安装方案比选
整体式安装方案与分体式安装方案目前在国内外海上风机设备的安装工程中都有实际施工的经验，都属于成熟的安装方式，对于安装方式的选择与确定，主要与工程海域的地质条件、可有效工作海洋环境条件、周边可利用港口等基础设施、工程船舶的可选择性和专用性、工程设备投入等因素密切相关。两种方案各有优缺点，具体见表2 -1。
3 安装方案分析
对施工条件及施工时间进行分析，分体式吊装需要安装船舶上配备起吊高度大于90m、起吊重量大于150t的起重设备，且要求安装时风力不超过6级、波浪不超过1.5m，一般海上作业耗时2～3个工作日；整体式吊装需要配备大型浮式起重船，此类船舶的吃水要求一般都达到4m左右，且要求安装时风力不超过4级、波浪不超过1.0m、流速不能大于1m/s，一般海上作业总耗时仅3～4个小时。分体式吊装虽然对海况要求不高，但耗时较长，相对而言总体保证率不高；整体式吊装尽管对海况要求较高，但耗时很短，总体保证率反而较高。从这一点上看，整体安装方案有一定优势。
对国内主要的风机安装船舶进行分析，整体安装方案需要采用大型深吃水起重船，为满足风机吊高等要求，国内仅有“风范号”、“奋进号”和“华尔辰号”可满足风机要求，可比选余地较少；分体安装方案可采用自升式平台船或半潜驳船完成风机吊装作业，国内现有的自升式平台船有“龙源振华2号”、“华电1001号”，另外，还有不少企业正新建此类船只，而半潜驳船的来源更为广泛，可选择性大。从这一点上考虑，分体安装方案有明显优势。
对运输条件进行分析，整体安装方案中由于机组整体重心较高，对风浪条件要求高，需要采取可靠的固定措施，预制固定支架装置，运输风险相对较高，运输需要采用专门的运输船舶，船舶资源较少；分体安装方案中风机机组设备在装船运输过程中由于机舱和轮毂重心较低，运输过程相对难度较小。从这一点上考虑，分体安装方案有一定优势。
对施工基地条件进行分析，整体式吊装方案需要在施工基地进行风机塔筒、机舱、轮毂、叶片的组装。对码头吊装机械要求较高，风机整体出运需要大型起重船舶进行吊装，对于码头前沿水深条件有较高的要求。分体式安装方案对码头要求较低，对于码头机械要求较低，设备的运输不需要大型的起重船舶和运输船舶，对于码头前沿的水深要求也较低。从这一点上看，分体式安装方案可有效降低码头改造费用，有明显优势。
综上分析，风机整体安装方案、分体安装方案都有一定的应用，都可适用本工程，但都有一定的优缺点和适用性：整体安装方案对施工环境要求高，安装时间较少，但可利用的起重船来源较少，且对码头要求高；分体安装方式对施工环境要求稍低，安装时间较长，可利用的起重船来源较广，且对码头要求低。因此一般情况下，选择分体安装具有一定优势，并逐渐成为国内风电安装的主流方式。
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论文作者:王磊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/4
标签：风机论文; 海上论文; 方案论文; 船舶论文; 起重船论文; 风电论文; 组合论文; 《基层建设》2017年第28期论文;